球轴承非线性动态刚度特性及其复杂共振行为研究

作     者：董文凯 张智勇 芮筱亭 陈予恕 靳玉林 Dong Wenkai;Zhang Zhiyong;Rui Xiaoting;Chen Yushu;Jin Yulin

作者机构：南京理工大学理学院南京210094 南京理工大学发射动力学研究所南京210094 哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001 四川大学空天科学与工程学院成都610065 

出 版 物：《动力学与控制学报》 (Journal of Dynamics and Control)

年 卷 期：2018年第16卷第6期

页      面：483-489页

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 0811[工学-控制科学与工程] 0701[理学-数学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金(11602108 11472135) 江苏省自然科学基金(BK20160820) 科学挑战专题(TZ2016006-0104)~~ 

主　　题：球轴承 变柔度(VC) 动态刚度 分岔 滞后共振 

摘      要：滚动轴承由于其低阻尼、大过载和小体积等特点是航空发动机、铁路货车、舰船发动机等旋转机械的主要支承件.变柔度(varying compliance,VC)振动是由滚动体公转引起的一种不可避免的时变刚度参激振动.赫兹接触支承刚度给球轴承及其支承转子系统带来的滞后VC共振现象在相关研究中被大量发现.滞后突跳振动不但影响到转子系统的运行稳定性与安全性,而且其冲击作用也是轴承等系统元件裂纹及疲劳破坏的重要诱导因素.本文将通过分析球轴承动态时变刚度特性,拟提出一种采用系统动态固有频率估算球轴承VC共振区间的方法.在此基础上,探讨系统动态刚度特性与主共振区间复杂运动分岔行为的内在关联,发现当系统不同自由度方向上的固有频率值接近1∶2比例关系时,系统可能产生强烈的内共振,进而诱发响应的周期倍化分岔甚至准周期、混沌振动.该研究对球轴承复杂共振响应的控制具有潜在的理论意义和工程价值.